近日，荷兰对我国芯片实施最新限制：荷兰政府以“国家安全”为由，宣布将对包括“最先进”的深紫外光刻机（DUV）在内的特定半导体制造设备实施新的出口管制。

当然，我国也迅速做出回应，说：我们对荷兰方面以行政手段干预限制中国和荷兰企业的正常经贸往来表示坚决反对，我们已经向荷兰方面提出了交涉。

每到这个时候，大家的爱国热情就被激发出来了。科技兴国，当别人在芯片上“卡脖子”时，我国的科技发展就会陷入被动。

光刻机，还是光刻机！一涉及到芯片，光刻机就是一个绕不开的话题，它像是中国高新科技的一块遮羞布一样！

到底什么是光刻机呢？

什么是光刻机！

光刻机是一种用于制造微电子芯片和其他微型器件的机器，它使用光学投影技术将芯片设计的图形投射到光敏涂层覆盖的硅片（或其他基板）上，从而形成微小的图形和电路。

听起来好像很难懂。有位大佬曾经做过类比：光刻机就像“投影仪”，把我们想要的影子投影到幕布上。

生活中，我们想要画画，一般会用画笔在纸上画；想要雕塑，一般会用刀在石头上雕刻，然后用画笔或刀做出我们想要的图案。可是，如果我们想要在芯片上“画画”呢？

都知道芯片对于精度的要求非常高，在纳米级别。然而，生活中哪有材料可以做出纳米的画笔呢？于是，有的人就想到，用光来做刻刀，在芯片上刻出我们想要的电路。

具体怎么光刻呢？

大家都知道胶卷相机，胶片一般黑色的，一旦见光就会变白。科学家也找了一种见光就“易溶解”的特殊胶片。当我们想要在芯片上刻一个圆圈时，先在芯片上涂上这种特殊胶片，再拿一个圆圈光照上去，后续再经过一系列处理，就在芯片上做出了圆圈形状的电路。

光刻机就是用这种胶片来刻出我们想要的电路的。现在还存在一个难点：如何把我们设计的复杂图形（电路）打到胶片上！

原理跟老式的皮影戏一样，先做好固定形状的剪纸，再拿光一照，剪纸的形状就映在幕布上了。先在光刻机中做出这样的剪纸，再拿特殊的光源一照，电路的形状也映在胶片上了！

上述就是光刻机原理的通俗解释！看起来很非常简单，然而，每一步的要求都异常精密，就很难做到了！

光刻机的组成部分

具体到专业的科学解释：光刻机的工作原理是利用一种叫做“光学投影”的技术，将芯片设计图案中的细节信息投射到覆盖在硅片表面的一层叫做“光敏涂层”的材料上，从而形成微小的电路和结构。

具体地说，光刻机主要包括以下几个部分：

1. 掩模板：掩模板是芯片设计图案的载体，上面的图案与最终芯片所需的电路和结构一一对应。也就是上述的“剪纸”。
2. 光源：光源是光刻机的核心部分，可以是紫外线激光或卤素灯等光源，其作用是产生一束高能量的光束。
3. 光学系统：光学系统是将光源发出的光束通过透镜和反射镜等光学元件进行聚焦和投射的系统。
4. 接触式或非接触式光刻机台：光敏涂层被涂覆在硅片表面，光刻机台负责固定硅片和掩模板，以确保它们之间的距离和位置稳定。
5. 光敏涂层：光敏涂层是一种感光材料，其作用是将掩模板上的芯片设计图案信息转移到硅片表面，从而形成微小的电路和结构。

光刻机的工作过程包括以下几个步骤：

1. 在硅片表面涂覆光敏涂层；
2. 将掩模板放置在光刻机台上，并与硅片紧密贴合；
3. 将光源发出的光束通过光学系统聚焦到掩模板上的某个图案位置，使该位置对应的光敏涂层被曝光；
4. 光敏涂层经过曝光后，其中被光照射的部分变得硬化，而未被光照射的部分则保持不变；
5. 在显影过程中，将未被光照射的部分去除，从而形成微小的电路和结构。

这样，通过多次曝光、显影等操作，可以在硅片表面制造出复杂的微型电路和结构。光刻技术的发展使得芯片制造的精度和分辨率越来越高，这对于现代电子产品的性能和功能提升起到了重要作用。

光刻机到底难在哪里？为什么是“卡脖子”技术？

光刻机是制造芯片的机器，而芯片是手机、电脑等各个高精密设备的心脏。

光刻机的原理“听起来好像也很简单”，把我们设计的电路和结构刻画在晶圆相纸上。为什么听起来这么简单的东西，真正生产起来却这么难呢？甚至成为我国关键的“卡脖子”技术，一直受制于国外呢？

精度！关键问题在精度！

一个电路图，要你把它画在A4纸上，这几乎每个人都能做到；同样一个电路图，要你把它画在一块钱的硬币上，这就很少人可以做到了；再要你把它画在一粒沙子上，这几乎没人能做的到了；如果这粒沙子还处于运动状态，要你准确把电路图画上去，试问，谁能做到？

目前，最高的工艺可以做到纳米级别。在这种情况下，任何原本可以忽略不计的扰动都被无限放大。

比如掩膜板，它是芯片设计图案的载体，是“画纸”，在掩膜板上运动精度也必须在纳米级别，稍有偏差就会有问题；

再比如光源，它是光刻机的核心部分，是“画画”用的，它必须稳定，不能像笔一样，一会粗一会细，任何曝光不准都会严重影响成像，所以它需要一系列的辅助设备来矫正；

再比如光学系统，其中的反光镜是引导光线的，精度是万亿分之1米；其中的透镜是用来按比例缩放电路，经过透镜的层层折射，也需要保证纳米级的精度；

再比如光刻机台，是用来保证硅片和掩模板之间稳定性的，在纳米级别下，任何震动都是毁灭级的；

此外，生产过程中还要保证绝对的无尘......

而生产一台光刻机，要把上述所有流程的精度都降到最低，涉及到光学、材料、机械等各学科中最最尖端的技术，所以有的人说：“光刻机是人类历史上几乎最精密的机械装置”。

为什么美国可以禁止光刻机出口中国？

光刻机的生产和工艺极为复杂，世界上只有少数厂家掌握。而荷兰的ASML公司，又称阿斯麦公司，是全球最大的半导体设备制造商之一，掌握了90%以上的高端光刻机市场份额。最新的两代高端光刻机领域，即浸入式（Immersion）和极紫外线式（EUV）光刻机，全部由阿斯麦掌握核心技术。

插一句：浸入式光刻机一开始是华裔科学家林本坚想出来的，他又被称为浸入式光刻机之父。早年间。光刻机的光源波长被卡死在193nm，而林本坚提出在透镜和硅片之间加一层水，原有的193nm激光经过折射，就可以降到132nm。

当年的林本坚拿着这套浸入式方案，跑遍了全球的半导体巨头，都没有得到回应，最终是荷兰的ASML公司采纳了他的方案，一举干掉了其他公司，从一个只有三十多人的小公司迅速成长为光刻机巨头。

浸入式光刻机之父：林本坚

言归正传，为什么美国可以能禁止荷兰的光刻机出口中国呢？

光刻机对于各个模块的要求几乎达到了人类技术的极限，任何一个国家都不能独自完成光刻机的制造，ASML公司也不行。

最后，ASML公司同意在美国合作，在美国建立一所工厂和一个研发中心，但美国的要求是55%的零部件均从美国供应商处采购，并接受定期审查。也就是说，尽管ASML公司隶属于荷兰，但是其核心零部件很多源自美国，也由美国的资本掌控。

这就导致美国可以禁止荷兰的光刻机出口中国。

写在最后

芯片，一直是我国高科技领域的一块伤疤，也是美国钳制我国发展的重要手段，从之前限制华为芯片，再到近期荷兰宣布将对芯片出口实施新限制，只要美国在芯片上“卡我们脖子”，我们的科技就很难发展。

ASML公司甚至公开说：即使把光刻机的图纸给我国，我们也造不出光刻机。

话虽然难听，但是事实确实如此，我国的光刻机与国外的差距还很大。

有的人说，外国人在搞光刻机时，我国在搞直播搞电商；外国人搞出ChatGPT时，我国还在搞直播搞电商......

在关键性技术突破方面，好像我们总是慢人一步。我国缺乏人才吗？肯定是不缺的，浸入式光刻机之父林本坚就是华裔科学家，最后却在荷兰搞的光刻机。之所以这样，是因为我们对于半导体领域的发展不够重视，氛围不够好，社会呈现出一股“娱乐至上”的氛围，这肯定是不行的。